Az Uránuszt és a Szaturnusz holdjának gejzírjeit célozhatja meg a NASA a következő évtizedben

A politikusokat tényekkel kell szembesíteni. A tudomány tényeket gyárt. Segíts minél többet publikálni belőlük!

Az amerikai bolygókutatók az Uránuszhoz és a Szaturnusz holdjához, az Enceladushoz indítanának nagy költségvetésű űrszondákat a következő évtizedben, élet után kutatnának a marsi jégben és mintákat hoznának vissza földi laboratóriumokban való vizsgálatra a Naprendszer különböző égitestjeiről – derül ki az amerikai tudományos, mérnöki és orvosi akadémia (NASEM) múlt heti jelentéséből.

Az évtizedes távlatú, 2023 és 2032 közötti időszakot lefedő „decadal survey” egy 782 oldalas javaslatcsomag az amerikai űrügynökségnek (NASA), amely összefoglalja az amerikai kutatók legfontosabb prioritásait a bolygókutatás, a földön kívüli élet keresésének és a Föld veszélyes égitestektől való megvédésének területein. Ezeket a NASA mindig figyelembe szokta venni az űrszondás küldetéseinek tervezésénél, de arra nincs garancia, hogy az ajánlások mind, vagy akár többségükben megvalósulnának.

Az Uránuszra a legnagyobb közelsége után visszatekintő Voyager–2 űrszonda 1986. január 25-i felvételeFotó: NASA/JPL-Caltech

„Ez a jelentés egy ambiciózus, de megvalósítható vízió a bolygókutatás, az asztrobiológia és a bolygóvédelem távlatainak kitolására a következő évtizedben. Ezek a javasolt küldetések, magas prioritású kutatások és technológiai fejlesztések átformálják majd az emberiség tudását a Naprendszer eredetéről és evolúciójáról, az életről, és a Földön kívüli égitestek lakhatóságáról” – mondta el Robin Canup, a Southwest Research Institute bolygókutató intézetének munkatársa és a dokumentumot publikáló bizottság egyik vezetője.

Az Eredet, Világok és Élet (Origins, Worlds, and Life) címmel kiadott jelentés két különböző költségvetési kategóriába illeszkedő küldetéseket javasol a NASA-nak. Ezek lehetnek szofisztikált műszerekkel rendelkező, nagyon drága „flagship” projektek, mint a Perseverance marsjáró, vagy széleskörű megfigyelésekre képes, de közepes költségvetésű „New Frontiers” programok, mint a Plútót felderítő New Horizons. A kutatók fontosnak tartják az alacsony költségvetésű, egy-egy problémára fókuszáló, az InSight marsrengéseket figyelő leszállóegységhez hasonló „Discovery” küldetések folytatódását is, de ezekre nem adnak specifikus terveket. A kiadvány emellett 12, az amerikai kutatók által fontosnak érzett tudományos kérdést is megfogalmaz, hogy segítse az űrügynökségnek a válogatást a naprendszerbeli célpontok közül.

A jégóriás és a potenciálisan életet rejtő hold

A nagy küldetések közül a bolygókutatók a Naprendszer hetedik bolygójának, az Uránusznak a vizsgálatára indítandó keringőegységet és légköri szondát tartják legfontosabbnak. A jégóriást, melynek légköre jelentős mennyiségű ammóniát és vizet tartalmaz, először és utoljára 1986-ban látogatta meg űrszonda, az amerikai Voyager–2, amely 81 ezer kilométerről vizsgálta légkörét, gyűrűit, holdjait és mágneses terét. Az Uránusz számos rejtélye közül talán 97 fokos tengelyferdesége a legnagyobb, melyet egy hatalmas becsapódás okozhatott több milliárd éve. A Voyager–2 látogatása óta több ezer, más csillag körül keringő exobolygó felfedezésével az is kiderült, hogy az Uránuszhoz és Neptunuszhoz hasonló bolygók elég gyakoriak, ami még fontosabbá teszi a távoli jégóriások tanulmányozását.

Az Uránusz a Voyager–2 1986-os felvételénFotó: NASA/JPL-Caltech

Az Uranus Orbiter and Probe (UOP) misszió 2031–2032 körül indulhatna el, már üzemben lévő hordozórakéták segítségével, és a New Horizonshoz hasonlóan a Jupiter melletti elhaladással rövidítené le utazási idejét. A keringőegység megérkezése után évekig vizsgálná a bolygó belső szerkezetét, légkörét, gyűrűit, és holdjait, melyek közül néhány jégkéreg alatti óceánt is rejthet. Az UOP egy légköri szondát is magával vinne, amely – az 1995 decemberében a Jupiter felső légkörét felderítő Galileo belépőegységhez hasonlóan – a jégóriás légkörében végezne méréseket néhány órán keresztül, így még pontosabban feltárná annak összetételét és a benne zajló folyamatokat.

Az Uránusz Voyager–2 által vizsgált holdjai egy fotómontázsonFotó: NASA/JPL/CactiStaccingCrane

A kutatók a jégkéreg alatti óceánnal és gejzírekkel rendelkező Enceladust célzó küldetést nevezték meg második legfontosabbként a flagship kategóriában – az Enceladus Orbilander élet után kutatna a Szaturnusz holdján. A holdat az elmúlt években, 2004 és 2017 között többször közelről tanulmányozta a Cassini-űrszonda, amely felfedezte déli pólusának lenyűgöző gejzírjeit. Ezek a holdat a Marsnál és a Jupiter szintén felszín alatti óceánnal rendelkező Europa holdjánál is ígéretesebb célponttá teszik az élet keresése szempontjából, ahogy erről korábban részletesen írtunk.

A Cassini-űrszonda által az Enceladus gejzírjeiről készített 2010-es felvételFotó: NASA/JPL/Space Science Institute

Az Enceladus Orbilander egy keringőegység segítségével megfigyelné a gejzíreket, és feltárná az azokat létrehozó geofizikai folyamatokat, valamint egy két évig üzemelő leszállóegységgel mintákat venne az óceánból származó anyagból, és szofisztikált műszerekkel tanulmányozná azokat. A kutatók szerint ha az évtized végén elkezdődik az Enceladus Orbilander tervezése, az a 2050-es évek elején érkezhet meg a holdhoz, amikor optimális lesz a felszíni munkához a déli pólus megvilágítása is.

Szuper holdjáró, marsi minták visszahozatala és jelenlegi élet után kutató marsszonda

A jelentés a Hold és a Mars vizsgálatáért felelős NASA programokat kulcsfontosságúnak nevezi, mivel azok viszonylag könnyen elérhető célpontokon fontos és széleskörű tudományos kérdésekre adnak válaszokat. De emellett azt javasolják az űrügynökségnek, hogy indítson hasonló, részletes kutatási stratégiákkal rendelkező programokat más célpontok, mint a Vénusz, vagy a külső Naprendszerben található, felszínük alatt óceánokkal rendelkező égitestek vizsgálatára is.

A nukleáris áramforrás által működtetett Endurance–A holdjáró fantáziarajzaIllusztráció: NASA/JPL

A szakemberek a NASA emberes holdutazási programját, az Artemist jobban össze szeretnék hangolni a következő években a bolygókutatási célokkal, és annak egy tudományos szempontok által vezérelt, jól strukturált megközelítést javasolnak. Emellett egy olyan, rendkívül ambiciózus szonda indítását támogatják, amely az űrkutatás történetében a valaha volt legnagyobb távolságot tenné meg egy másik égitest felszínén. Az Endurance–A holdjáró az Aitken–Déli Pólus-medence közepén landolna, és közel ezer kilométeres utazása alatt 12 helyszínről összesen 100 kilogrammnyi mintát gyűjtene. A szonda egy magáncég által épített leszállóegységgel jutna égi kísérőnkre, és mintáit a Holdra szálló amerikai űrhajósok leszállóhelyéig vinné, a déli pólus közelébe.

A Perseverance által készített szelfin a marsjáró és az Ingenuity helikopter látható a Mars felszínén. A felvétel a Perseverance robotkarján található kamerával készült 2021 áprilisábanGif: NASA/JPL-Caltech

Az előző, 2011-ben kiadott decadal survey egyik fő prioritása marsi kőzetminták Földre való visszahozatala volt, hogy kutatók azokat földi laboratóriumban vizsgálva választ adjanak arra a kérdésre, kialakult-e valaha a vörös bolygón az élet, és segítségükkel feltárják a bolygó geológiai és éghajlati történetét. A Perseverance marsjáró tavalyi sikeres landolásával megkezdődött a mintagyűjtés, és közben javában zajlik a minták visszahozatalához szükséges amerikai és európai szondák tervezése, amelyek a 2030-as évek elején hozhatják a Földre a Jezero-kráter kőzeteiből származó értékes rakományt.

A Mars Life Explorer a NASA Phoenix szondájának fejlettebb műszerekkel felszerelt utódja lenne. A Phoenix 2008-as panorámaképén jól látszanak a Vastitas Borealis síkságot borító, négyszögletes permafroszt-formációkFotó: NASA/JPL-Caltech

A bolygókutatók a minta-visszahozatal sikeres befejeződését továbbra is kulcsfontosságúnak tartják, annak lezárulta után viszont stratégiaváltás jönne a marskutatásban. Már nem több milliárd éves, múltbeli életnyomok után kutatnának a bolygón, hanem jelenlegi életnyomokat keresnének, és most is lakható környezeteket vizsgálnának meg. Erre egy középkategóriás küldetést javasolnak, amely a Mars közepes, 40–50 fok közötti szélességein landolna. A Mars Life Explorer az InSighthoz és a 2008-ban a Mars északi sarkvidékét vizsgáló Phoenixhez hasonló leszállóegység lenne, és leghamarabb 2036 körül érkezhetne meg. Kétméteres fúrójával a szonda felszínhez közeli jéglerakódásokból venne mintákat, hogy azokban életre utaló szerves molekulákat keressen fedélzeti laboratóriumaival.

A jelentés nem tett le kidolgozott terveket az alacsony költségvetésű, Discovery projektek küldetéseire, ugyanakkor fontosnak nevezte a belőlük származó tudományos felfedezéseket, és arra kérte az űrügynökséget, hogy folytassa azt a trendet, hogy egyidejűleg két űrszondapályázatot választ ki megvalósításra. A közepes költségvetésű, New Frontiers programba már azonban számtalan szondát javasoltak a kutatók, melyek nagy része külső naprendszerbeli célpontokat, kisbolygókat vagy üstökösöket látogatna meg. Úgy vélik, ha az Enceladus Orbilander költségvetési okokból nem megvalósítható, a hold gejzírjeit és a bennük lévő anyagokat megvizsgálhatná egy olcsóbb, az Enceladus mellett a Cassinihez hasonlóan többször elhaladó szonda. Nem ez lenne az egyetlen küldetés, amely a Szaturnusz rendszerébe indul – a Titan holdhoz is szeretnének küldeni egy keringőegységet, a következő években útnak induló Dragonfly drón mellé.

Így fog a Titanon repülni a NASA Dragonfly drónjaIllusztráció: NASA/JHUAPL

Fontosnak tartanák továbbá a Vénusz felszínének vizsgálatát egy Venus In Situ Explorer elnevezésű szondával – a NASAS harminc év után ennek az évtizednek a végén tér vissza a bolygóhoz két űrszondával, de a felszín az ott uralkodó extrém körülmények miatt ekkor sem kerül majd vizsgálatra. A kutatók emellett a Ceres törpebolygóról és egy üstökös felszínéről akarnak mintákat visszahozni, kiépítenének egy szeizmikus megfigyelőhálózatot a Holdon, végül pedig keringőegységgel és leszállóegységgel derítenének fel egy külső naprendszerben található, apró, jeges Kentaur-típusú objektumot.

Bolygóvédelem és technológiai fejlesztések

A jelentés a bolygóvédelem fontosságára is részletesen kitér, amely egy nemzetközi program a Földre veszélyes objektumok, azaz kisbolygók és üstökösök észlelésére, valamint nyomon követésére. A kutatók azt javasolják a NASA-nak, hogy fókuszáljon a földközeli objektumok (NEO, near-Earth object) jobb észlelésére, követésére és leírására, valamint javítson a modellezésükön, pályájuk előrejelzésén, és fejlesszen ki a DART űrszondához hasonló technológiákat eltérítésükre.

Fantáziarajz a Dimorphoshoz közelítő DART űrszondárólFotó: NASA

Ebben szerintük sokat segítene, ha a NEO Surveyor űrtávcső időben, a tervezett 2026-os dátumot tartva elindulna. A közép-infravörös tartományban mérő űrtávcső a szakemberek szerint a legfontosabb prioritás jelenleg a bolygóvédelemben, mert fél méteres átmérőjű teleszkópjával felderítené a legtöbb olyan objektumot, amely 48 millió kilométerrel megközelíti a Föld pályáját. A DART szonda és a NEO Surveyor után pedig egy olyan gyorsan reagáló, felderítő küldetés indítását tartanák jónak, amely meglátogatna egy 50–100 méteres átmérőjű kis égitestet, aminek mérettartománya reprezentatív a Földre veszélyes NEO-k nagy részére. Ez a szonda segíthetne a NASA-nak felkészülnie egy éles helyzetre, amikor nagyon rövid idő alatt kellene egy Földet fenyegető objektumot felderíteni.

A küldetési tervek és tudományos célok megfogalmazása mellett a decadal survey szerint a NASA-nak növelnie kellene a kutatásra és adatelemzésre szánt forrásokat, hogy azok elérjék legalább a költségvetésének 10 százalékát. Ezzel válna ugyanis lehetővé, hogy a maximumot ki lehessen hozni a szondák által gyűjtött adatokból, és azok alapján új, tesztelhető hipotéziseket lehessen megfogalmazni, melyek további küldetéseknek ágyazhatnak meg. A jelentés arra is felhívja a figyelmet, hogy az űrhivatalnak több pénzt kellene a bolygókutatáshoz szükséges technológiák fejlesztésére szánnia, ezek nélkül ugyanis nem mindegyik javasolt küldetés lesz teljesíthető.

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: